Optique dans l`infrarouge

Optique dans l'infrarouge.
Il est souvent clair pour les élèves que les lois de l'optique en lumière blanche, sont aussi
vérifiées avec la lumière rouge ou la lumière verte d'un laser.
Cela ne semble pas aller de soi si on travaille avec des ondes électromagnétiques
invisibles, comme les infrarouges.
Matériel:
Une radio avec une sortie audio, un petit amplificateur et des haut-parleurs.
Un circuit électronique émetteur d'ondes IR, (voir schéma cidessous) alimenté par une pile de 9 V. (On peut fixer devant
la diode émettrice un petit tuyau permettant d'orienter plus
facilement le faisceau et éviter la dispersion du faisceau )
Un circuit électronique récepteur d'ondes IR.(voir schéma cidessous)
(4 piles crayon; elles sont déjà dans l'amplificateur);
Un miroir plan; une lentille plan-convexe.
On peut aussi utiliser d'autres lentilles ou miroirs, comme
pour l'optique géométrique.
Un appareil photo numérique (fonctionne aussi avec une webcam ou une caméra
numérique)
Schéma:
R1 = 680 kΩ
R2 = 68 kΩ
R3 = 100 Ω
Τ1 = 2Ν3904
Mode d'emploi:
Brancher le circuit émetteur à la sortie audio du
poste de radio, pour lequel on a, au préalable
choisi une station émettrice. Couper le son de la
radio.
Veiller à ce que la pile de 9 V soit branchée au
circuit émetteur pour que la photodiode
fonctionne.
Vérifier à l'aide de l'appareil photo numérique que la diode émet des ondes IR. En
pointant l'appareil vers la photodiode, on voit le faisceau: on a l'impression que la diode
donne de la lumière rose. (Comparez avec la diode d'une télécommande)
Lorsque la radio fonctionne, on peut même voir les modulations de fréquences!
Placer en face du faisceau IR, le phototransistor, relié à l'amplificateur, sur lequel on a
branché les haut-parleurs. Lorsque le phototransistor est juste en face de la photodiode,
on entend l'émission radio dans les haut-parleurs.
Il suffit de placer sa main entre la photodiode et le phototransistor pour ne plus rien
entendre.
Placer ensuite un miroir obliquement devant le faisceau
IR. Celui-ci est réfléchi. On peut alors, en déplaçant le
phototransistor, retrouver la trace du rayon réfléchi et
constater que l'angle de réflexion est égal à l'angle
d'incidence.
Si on remplace le miroir par la lentille planconvexe, on peut observer qu'il y a réfraction, en
traversant la lentille par la face plane. On peut
mesurer l'angle d'incidence et de réfraction et
calculer l'indice de réfraction du plexiglas.
En retournant la lentille et en envoyant un rayon IR
sous une incidence supérieure à l'angle limite, on
constate qu'il y a réflexion totale.
On peut aussi montrer que les rayons parallèles, convergent vers le foyer d'une lentille
convergente, etc.… (Dessiner la lentille sur du papier, repérer les rayons; ensuite,
déplacer le papier avec la lentille de telle sorte que le nouveau rayon soit parallèle au
précédent…)